走馬游硅谷 觀花看技術(shù)（上）

2007年11月，記者參加了2007年AsiaPress Tour II，其間最大感受就是高端技術(shù)的平民化。這一周正直感恩節(jié)和圣誕節(jié)之間，硅谷地區(qū)的消費(fèi)電子市場(chǎng)異常火爆。同樣是這一周，記者接觸了6、7家不同領(lǐng)域的半導(dǎo)體和電子技術(shù)公司，也發(fā)現(xiàn)他們的共通之處一推進(jìn)早先應(yīng)用在軍事、電信網(wǎng)絡(luò)或是專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)走向普通的消費(fèi)者。

從SDI到HDMI，Gennum專(zhuān)注高速多媒體接口

創(chuàng)辦于1973年Gennum公司雖然也涉足10G以太網(wǎng)的收發(fā)器市場(chǎng)，并且提供PCIe的IP給IDT和ATI這樣的客戶(hù)，但是更多的認(rèn)可卻是來(lái)自專(zhuān)業(yè)視頻和廣播電視領(lǐng)域。Gennum公司是SMPTE(動(dòng)畫(huà)和電視工程師協(xié)會(huì))的重要成員，其用于廣播電視傳輸?shù)拇泻徒獯桨赴ǎ篠DI均衡器、時(shí)鐘恢復(fù)器(Reclocker)、電纜驅(qū)動(dòng)器、串并，并串轉(zhuǎn)換器(SerDes)，已經(jīng)得到Sony、NEC、THOMSON和Toshiba等專(zhuān)業(yè)廣播設(shè)備供應(yīng)商的應(yīng)用。

目前使用的HD SDI的1．485Gbps速率已經(jīng)不足以滿(mǎn)足新型的視頻應(yīng)用要求。2006年末SMPTE批準(zhǔn)了新的3Gb/s SDI標(biāo)準(zhǔn)SMPTE-424M。Gennum公司模擬和混合信號(hào)部門(mén)高級(jí)副總裁兼總經(jīng)理MartinRofheart博士表示，這個(gè)第三代串行鏈接標(biāo)準(zhǔn)有望把高端影視環(huán)境中現(xiàn)有的HDTV傳輸速率翻倍。為了滿(mǎn)足視頻播放設(shè)備客戶(hù)的需求，Gennum最近推出了一款3Gb/s光學(xué)模組，包括G02922 3Gb/s雙發(fā)送器和G02920 3Gb/s雙接收器，采用SFP(smallform pluggable)封裝。 “通過(guò)單個(gè)串行鏈接傳輸1080p50/60，HD 4:4:4和HD 12位視頻格式是降低成本、功耗和體積的關(guān)鍵一步。”Martin介紹說(shuō)。

SDI在短距離內(nèi)傳輸未經(jīng)壓縮的數(shù)字視頻信號(hào)時(shí)，這和用在消費(fèi)電子終端產(chǎn)品中HDMI接口類(lèi)似。HDMI傳輸未經(jīng)壓縮的視頻信號(hào)，但也同樣受制于電纜的長(zhǎng)度。據(jù)國(guó)外專(zhuān)業(yè)網(wǎng)站的測(cè)試，15米的距離內(nèi)，高質(zhì)量的HDMI線纜可以較好的完成720p或1080i信號(hào)的任務(wù)，但一旦使用1080p，由于較高的數(shù)據(jù)量，畫(huà)面?zhèn)鬏斠呀?jīng)開(kāi)始出現(xiàn)問(wèn)題。更糟糕的是，最新的HDMI 1.3標(biāo)準(zhǔn)增加了色深，再一次增加了數(shù)據(jù)量，使問(wèn)題再一次加重。

對(duì)長(zhǎng)距離HDMI電纜的應(yīng)用需要使用增幅器(booster amplifiers)或者擴(kuò)展器(extenders)，增加用戶(hù)的成本負(fù)擔(dān)。Gennum希望利用SDI的技術(shù)積累和在模擬混合信號(hào)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，幫助HDMI電纜供應(yīng)商延長(zhǎng)電纜的長(zhǎng)度的同時(shí)，保證傳輸效果。Gennum把這種在信號(hào)源和接收端分別增加一個(gè)發(fā)送器和接收器的方法稱(chēng)作“ActivConnect”。ActivConnect通過(guò)一個(gè)有源集成電纜方案能夠滿(mǎn)足最遠(yuǎn)100米的全帶寬傳輸，支持包括HDCP(High－Bandwidth Digital Content Protection)在內(nèi)的所有HDMI 1.3功能，并且兼容單/雙重鏈結(jié)(single and dual-link)DVI接口。

ActivConnect目前已經(jīng)應(yīng)用在美國(guó)百通(Belden)的HD5000系列HDMI電纜中。此外，從事音/視頻系統(tǒng)擴(kuò)展方案的格芬(Gefen)公司也在VGA到HDMI擴(kuò)展器中采用該技術(shù)。

展望ActiveConnect的未來(lái)市場(chǎng)，Gennum更加看重亞洲地區(qū)。Martin分析說(shuō)，在消費(fèi)電子領(lǐng)域，中國(guó)和臺(tái)灣地區(qū)的電纜制造商是未來(lái)發(fā)展的主力軍，代表了90％的市場(chǎng)機(jī)遇，同樣的情況還將發(fā)生在PC市場(chǎng)，即便是在企業(yè)和網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)ActiveConnect也同樣能在亞洲地區(qū)找到商機(jī)。

AMD的嵌入式攻略

AMD已經(jīng)不再局限在PC市場(chǎng)，加大了自己在嵌入式產(chǎn)品方面的投入。隨著處理器市場(chǎng)由原來(lái)的單核向多核轉(zhuǎn)移，英特爾和AMD也在尋找著傳統(tǒng)PC市場(chǎng)之外的其它發(fā)展空間。AMD從2003年AMD推出Geode NX 1500 -8W和GeodeNXl750@14W 2款用于嵌入式系統(tǒng)的處理器到現(xiàn)在，到最近推出的面向高端應(yīng)用的Athlon 64 2000+、2600+和3100+三款64位處理器，AMD的產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋了消費(fèi)電子、單板計(jì)算、通信基礎(chǔ)架構(gòu)和高端SAN等大范圍應(yīng)用。

傳統(tǒng)的x86架構(gòu)采用的是已經(jīng)有20年歷史的前端總線(Front-side Bus)，CPU、內(nèi)存和I/O共享一個(gè)總線，已經(jīng)成為性能突破的障礙。AMD嵌入式計(jì)算解決方案部門(mén)總監(jiān)Buddy Broeker對(duì)記者說(shuō)，AMD64技術(shù)采用了直接連接架構(gòu)(Direct ConnectArchitecture)增加系統(tǒng)要求接口(SystemRequest Interface)和縱橫交換(Crossbar Switch)，從而消除傳統(tǒng)FSB架構(gòu)的瓶頸，并且借助HyperTransport增加傳輸帶寬和降低延遲。

除了性能的加強(qiáng)，AMD64處理器的功耗也在不斷走低。基于AMD64技術(shù)的Geode LX800在500MHz工作模式下功耗降低到0.9W，Geode LX900在500MHz的工作模式下功耗是1.5W，而最新推出的Athlon 64 2000+的功耗為8W。高性能處理器Turion、Athlon和Opteron系列在移動(dòng)計(jì)算、惡劣環(huán)境下的工業(yè)計(jì)算機(jī)、信息終端、娛樂(lè)、醫(yī)療設(shè)備、安全應(yīng)用以及電信硬件產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。功耗更低的Geode系列更多地應(yīng)用在汽車(chē)與交通、數(shù)據(jù)采集、娛樂(lè)設(shè)施、衛(wèi)星通信、國(guó)防與航天等領(lǐng)域。

HyperTransport助力HPC

HPC(高性能計(jì)算)應(yīng)用延伸會(huì)帶來(lái)什么變化?“以前PC做的事情，以后將由HPC來(lái)完成。”這是HyperTransport聯(lián)盟總經(jīng)理Mario Cavalli的回答，“而低功耗、現(xiàn)貨即可用(Off—the—Shelf)且高性能的技術(shù)是HPC應(yīng)用擴(kuò)展的推動(dòng)力。”

HyperTransport是HPC發(fā)展的推動(dòng)力之一。在2007年里，Hyper Transport聯(lián)盟的會(huì)員已經(jīng)擴(kuò)展到66個(gè)，新加入的有HP，Cadence和Lattice等18家公司，目前5800萬(wàn)件支持HPT的產(chǎn)品面市。采用HyperTransport的產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)覆蓋到嵌入式應(yīng)用、個(gè)人計(jì)算、PC游戲、工作站和服務(wù)器以及超級(jí)計(jì)算機(jī)5大類(lèi)的市場(chǎng)。據(jù)In-Stat的統(tǒng)計(jì)，Hyper Transport2007年在超級(jí)服務(wù)器、超級(jí)計(jì)算機(jī)和邊緣路由(EdgeRouter)三大應(yīng)用增長(zhǎng)最快，這三個(gè)領(lǐng)域同樣也是目前采用HPT最多的市場(chǎng)。未來(lái)有望走進(jìn)更低端的消費(fèi)電子市場(chǎng)。

據(jù)Mario介紹，HyperTransport在2007年的拓展非常成功，從CPU、芯片組、到IP和測(cè)試設(shè)備都有新的產(chǎn)品陸續(xù)推出。這其中包括，AMD的用于臺(tái)式機(jī)的3核和4核Phenom和用于筆記本電腦的雙核Griffin CPU。除了AMD，nVidia和SiS也推出支持HyperTransport的芯片組。IP核方面，今年有GDA科技的HOST、Tunnel和Cave三部分的IP核，以及Cadence 90nm和65nm的模擬HT3 PHY。Verigy、Agilent科技、Credence和Advantest也推出HyperTransport的邏輯分析儀和協(xié)議測(cè)量?jī)x。

值得一提是，HyperTransport正在得到為計(jì)算密集型的應(yīng)用設(shè)計(jì)得協(xié)處理器的青睞，從事可編程協(xié)處理器開(kāi)發(fā)的DRC計(jì)算機(jī)公司的CEO Larry Laruich告訴記者：“協(xié)處理器正在成為一種潮流，2007年Gray、HP、IBM、SGI和SUN都陸續(xù)推出加速平臺(tái)，多核處理器，RPU(可重配置處理單元)和GPU已經(jīng)成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。”HyperTransport提供的低延遲和高帶寬連接，再配合用于FPGA的軟件編程環(huán)境，可以把FPGA當(dāng)作高性能的行協(xié)處理器，而且不需在功耗、體積和成本上做太多的妥協(xié)。

結(jié)構(gòu)化ASlC得到處理器核IP支持

2007年11月26日，結(jié)構(gòu)化ASIC的倡導(dǎo)者eASIC和Tensilica公司共同宣布達(dá)成合作協(xié)議，eASIC將在其免掩膜費(fèi)和無(wú)訂貨量限制的Nextreme系列產(chǎn)品中免費(fèi)向客戶(hù)提供Tensilica的標(biāo)準(zhǔn)鉆石微處理器以及DSP內(nèi)核。

eASIC公司CEO Ronnie Vasishta指出，自從2000年前后的網(wǎng)絡(luò)泡沫之后，來(lái)自新興公司的芯片設(shè)計(jì)數(shù)量急劇減少，主要原因是成本因素。一方面小公司沒(méi)有足夠的財(cái)力去支持這些設(shè)計(jì)，從另一方面看，即使是實(shí)力雄厚的大公司設(shè)計(jì)數(shù)量也在減少。這種高成本設(shè)計(jì)正在阻礙產(chǎn)業(yè)中的技術(shù)創(chuàng)新。

結(jié)構(gòu)ASIC的靈活性正好可以彌補(bǔ)當(dāng)前占市場(chǎng)主流的ASIC和FPGA所難兼顧的市場(chǎng)需求。eASIC的Nextreme技術(shù)獨(dú)特之處在于采用混合定制方法。設(shè)計(jì)邏輯采用基于SRAM的可編程查尋表LUT，如同F(xiàn)PGA，在上電之后通過(guò)比特流來(lái)定制。另一方面，連線路由是在工廠里面通過(guò)單一過(guò)孔層來(lái)定制。這種單一過(guò)孔層可以不需要昂貴的掩膜生產(chǎn)，而采用直接寫(xiě)e光束(Direct-WriteeBearn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)候，也可以采用單層掩膜。其他ASIC技術(shù)和FPGA在實(shí)現(xiàn)邏輯單元編程和布線路由時(shí)要么都采用掩膜，要么都采用LUT。

eASIC的Nextreme像FPGA那樣用比特流編程邏輯單元，像標(biāo)準(zhǔn)單元技術(shù)那樣用金屬連接實(shí)現(xiàn)布線路由。因此，獲得了雙方的長(zhǎng)處：類(lèi)似FPGA的低開(kāi)發(fā)成本，短制作周期，靈活性；類(lèi)似標(biāo)準(zhǔn)單元ASIC的高密度、高性能和低單價(jià)。

Tensilica的處理器提供了多種選擇，從低功耗、小體積的32位控制器，到高性能的DSP，甚至是多功能音頻處理器。近日發(fā)布的第二代鉆石系列處理器提供更多新特性，包括增加的乘法和除法運(yùn)算單元、對(duì)硬件進(jìn)行優(yōu)化以降低30％的存儲(chǔ)器功耗以及可選的基于AXI的AMBA總線轉(zhuǎn)接橋。

結(jié)構(gòu)ASIC正在得到處理器IP公司的青睞。在和Tensilica合作之前，eASIC已經(jīng)在2007年2月90nm Nextreme系列產(chǎn)品中應(yīng)用了ARM926EJ處理器，首次將32位處理器內(nèi)核應(yīng)用在可配置結(jié)構(gòu)上。